JP5936529B2

JP5936529B2 - ガス漏洩検知システム

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Publication number: JP5936529B2
Application number: JP2012273949A
Authority: JP
Inventors: 一生山脇; 岡　勝; 勝岡; 中道　憲治; 憲治中道; 木原　勇一; 勇一木原; 川添　浩平; 浩平川添
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP2014119323A

Description

本発明は、ＬＮＧ（ Liquefied Natural Gas ）やＬＰＧ( Liquefied Petroleum Gas )、メタン等の可燃性ガスを始め、特定の波長に赤外線吸収スペクトルを有するガスの漏洩領域を検知するガス漏洩検知システムに関する。

天然ガスプラント、天然ガスパイプライン等の野外の広い貯留対象域において、ＬＮＧやＬＰＧ、メタン等の可燃性ガスを発生又は排出する可能性のある施設、設備において、可燃性ガスが漏洩した位置を正確に特定することが困難であった。このような広い貯留対象域でのガス漏洩の位置を特定する従来技術として、特許文献１には、光源を旋回させて、フォトダイオードを有するセンサを周方向に複数配置して漏洩点の方位を特定させるガス濃度モニタリングシステムが開示されている。本システムでは、風向風速計にて計測された風向計測値及び風速計測値に基づいて演算されたガス濃度のガス噴出想定範囲を演算して、風等の天候の影響を踏まえて大気中の異常ガスや可燃性ガスが漏洩した位置を正確に特定することができる。

特開２００８−１１６２６３号公報

従来のガス漏洩検知センサとして、ガスを吸引し、触媒上での燃焼熱による抵抗体の抵抗変化等を計測し、検知を行う点検知センサと、光源と受光センサの組を漏洩検知の必要な箇所に配置し、光源と受光センサの間の漏洩を検知する線検知センサがある。しかしながら、点検知センサでは、漏洩検知の必要なポイント毎に配置される固定式であることから、漏洩点の特定が困難であり、線検知センサでは、漏洩点が光源と受光センサ間に存在することが分かっても、それ以上の漏洩点の特定ができない。

特許文献１に開示されているシステムは、光源を半導体レーザ素子等、受光センサをフォトダイオードとする線検知センサを応用させ、旋回する光源の周方向に受光センサを複数設けて、漏洩点の方位を特定させるものである。しかしながら、当該システムでは、野外の広い貯留対象域における光源からのガス漏洩点の方位を特定できるものの、旋回する光源と各センサとの間の線検知をそれぞれ行う必要があり、広域な検査対象領域におけるガス漏洩を各センサで同時に検知できるものでなかった。すなわち、広域な検査対象領域でのガス漏洩を検知するまでに時間を要するので、効率よくガス漏洩が発生しているガス漏洩領域を特定するには至らない。

本発明は、従来のガス漏洩検知システムが有する上記課題に鑑みてなされたものであり、広域な検査対象領域におけるガス漏洩領域をより効率よく特定することの可能な、新規かつ改良されたガス漏洩検知システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、レーザ光を反射する障害物を有する検査対象領域のガスの漏洩を検知するガス漏洩検知システムであって、光源から発振される前記ガスに固有な吸収波長のレーザ光を拡散した拡散レーザ光を照射する光源装置と、前記光源装置との光路の長さが規定値となる位置に設けられ、前記障害物で反射する前記拡散レーザ光の反射光を受光する受光センサと、前記拡散レーザ光を照射後に、前記受光センサで受光する反射光の吸収波長から前記ガスの漏洩の有無を判定する漏洩判定部と、前記漏洩判定部で前記ガスの漏洩を検知した後に、少なくとも前記光源装置から照射される前記拡散レーザ光、前記受光センサの検知方向、前記受光センサの検知範囲の何れかを調整することによって、前記ガスの漏洩領域を特定する漏洩領域特定部と、を備え、前記受光センサの前記反射光を検知する範囲を変更する検知範囲変更部が更に備わり、前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記検知範囲変更部が前記受光センサの前記検知範囲を変更するよう制御することによって、前記ガスの漏洩領域を特定することを特徴とするガス漏洩検知システムに関係する。

本発明の一態様によれば、光源からのレーザ光を拡散してスポット径を拡げて照射してから、障害物からの反射光を検知センサで受光するので、光源と障害物間の広範囲の照射域内の漏洩領域の特定を短時間で効率よく行える。

このとき、本発明の一態様では、前記光源装置の前記光源から発振される前記レーザ光を前記拡散レーザ光からコリメート光に切り替えるレーザ光切替部が更に備わり、前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記レーザ光切替部が前記光源装置から照射される前記拡散レーザ光を前記コリメート光に切り替えるよう制御することによって、前記ガスの漏洩領域を特定することとしてもよい。

このようにすれば、漏洩判定部がガスの漏洩を検知した後に光源装置から照射される拡散レーザ光をコリメート光に切り替えるので、ガス漏洩領域を走査する際の絞込みが容易に行える。

また、本発明の一態様では、前記受光センサの前記反射光を検知する範囲を変更する検知範囲変更部が更に備わり、前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記検知範囲変更部が前記受光センサの前記検知範囲を変更するよう制御することによって、前記ガスの漏洩領域を特定する。

このようにすれば、漏洩判定部がガスの漏洩を検知した後に、受光センサの検知方向を変更するので、ガス漏洩領域を検知する際の絞込みが容易に行える。

また、本発明の一態様では、前記受光センサが複数並列して設けられ、各受光センサの検知範囲がそれぞれ異なり、前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記受光センサの何れかがガス漏洩を検知したかの検査結果に基づいて、前記ガスの漏洩領域を特定することとしてもよい。

このようにすれば、それぞれの受光センサの検知範囲が別に分けられるので、漏洩判定部がガスの漏洩を検知した後に受光センサの何れかの検知結果に基づいて、ガス漏洩領域の特定が容易に行える。

また、本発明の一態様では、前記光源装置の前記拡散レーザ光の照射角度を段階的に調整する拡散角度調整部が更に備わり、前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記拡散角度調整部が前記拡散レーザ光の照射角度を段階的に調整するよう制御することによって、前記ガスの漏洩領域を特定することとしてもよい。

このようにすれば、漏洩判定部がガスの漏洩を検知した後に光源装置から照射される拡散レーザ光の照射角度を段階的に調整するので、拡散レーザ光の照射領域内におけるガス漏洩領域の絞込みが容易に行える。

また、本発明の一態様では、前記拡散レーザ光を照射後に、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩が有ると判定する場合に、警報を発信する警報装置が更に備わることとしてもよい。

このようにすれば、漏洩判定部がガスの漏洩を検知した後に、警報装置から警報が発信されるので、中央制御室等にいる監視人や現場検査員等にガス漏洩が発生した旨を報知できるので、ガス漏洩に対する迅速な対応が可能となる。

また、本発明の他の態様は、レーザ光を反射する障害物を複数有する検査対象領域のガスの漏洩を検知するガス漏洩検知システムであって、光源から発振される前記ガスに固有な吸収波長のレーザ光を拡散した拡散レーザ光を照射する光源装置と、前記拡散レーザ光の照射範囲内に有する前記障害物のそれぞれに前記光源装置との光路の長さが規定値となる位置に設けられ、前記拡散レーザ光を受光する受光センサと、前記拡散レーザ光を照射後に、前記受光センサで受光する反射光の吸収波長から前記ガスの漏洩の有無を判定する漏洩判定部と、前記漏洩判定部で前記ガスの漏洩を検知した後に、前記受光センサの何れかがガス漏洩を検知したかの検査結果に基づいて、前記ガスの漏洩領域を特定することを特徴とするガス漏洩検知システムに関係する。

本発明の他の態様によれば、拡散レーザ光を各受光センサに向けて同時に発振してから、各受光センサの検知範囲が別に分かれているので、漏洩判定部がガスの漏洩を検知した後に受光センサの何れかの検知結果に基づいて、ガス漏洩領域の特定が容易に行える。

このとき、本発明の一態様では、前記拡散レーザ光を照射後に、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩が有ると判定する場合に、警報を発信する警報装置が更に備わることとしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、光源からのレーザ光を拡散してスポット径を拡げて検査対象領域に照射してから、障害物からの反射光を検知センサで受光するので、光源と障害物間の広範囲の照射域内の漏洩領域の特定を短時間で効率よく行える。

本発明の第１の実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図である。本発明に係る光源装置の概略構成図である。本発明に係る受光センサの概略構成図である。本実施形態に係るガス漏洩検知システムにおけるガス漏洩検知の基本フローを示すフローチャートである。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程のフローチャートである。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。本発明の第２の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程のフローチャートである。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。本発明の第４の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程のフローチャートである。本実施形態に係るガス漏洩検知システムの光源装置の照射角度を調整する機構部の一例を示す説明図である。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。本発明の第５の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。本発明の第６の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知のフローチャートである。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作説明図である。本発明の第７の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作のフローチャートである。本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作説明図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施形態）
まず、本発明のガス漏洩検知システムの第１の実施形態について、図面を使用しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムの概略構成図であり、図２は、本発明に係る光源装置の概略構成図であり、図３は、本発明に係る受光センサの概略構成図である。

本実施形態のガス漏洩検知システム１００は、図１に示すように、光源装置１０と、受光センサ２０と、測定ユニット４０と、ＡＤ変換器５０と、中央制御装置１０２と、表示部６０と、記憶部７０とを備える。本実施形態では、光源からのレーザ光を拡散してスポット径を拡げて検査対象領域に照射してから、障害物からの反射光を検知センサで受光することを特徴とする。

光源装置１０は、レーザ光をコリメート化して照射する。本実施形態では、光源装置１０は、図２に示すように、ＬＤモジュール１１と、ミラー１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、凹型光学系１３、凸型光学系１４、参照セル１５、及び参照用フォトダイオード１６を備える。

ＬＤモジュール１１は、少なくとも測定検査対象となるガスに固有な吸収波長のレーザ光を発振する光源であり、例えば、半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の温度調節を行うためのペルチェ素子等を備えている。なお、光源は、この半導体レーザ素子に限定されるものではなく、その他の波長変調が可能なレーザ発振器の全てに適用可能であり、また、レーザ以外の光・電磁波の場合も、波長変調が可能な場合には、全て適用可能である。

ミラー１２ａは、ＬＤモジュール１１から発振されたレーザ光を反射する。ハーフミラー１２ｂは、ミラー１２ａで反射されたレーザ光の一部を光学系１３、１４に向けて反射すると共に一部を透過させる。ミラー１２ｃは、ハーフミラー１２ｂを透過したレーザ光を参照セル１５に向けて反射する。

凹型光学系１３は、光源１１から発振されるレーザ光を拡散する凹レンズである。凸型光学系１４は、凹型光学系１３で拡散したレーザ光をコリメート化する凸レンズであり、コリメート化したレーザ光を照射する際に凹型光学系１３からの照射光側に設けられる。本実施形態の光源装置１０は、通常時では、光源１１からのレーザ光を凹型光学系１３のみを透過するので、拡散レーザ光が照射され、必要時に凸型光学系１４が凹型光学系１３の照射光側に設けられるので、照射光を必要に応じて適宜切り替えられる。

参照セル１５は、所定の参照セル長さＬｏを有しており、参照セル１５内には、計測対象であるメタンＣＨ４が所定のガス濃度Ｃｏで封入されている。参照用フォトダイオード１６にて検出された参照ガス濃度計測値Ｄｏは、測定ユニット４０に入力されてガス濃度の検定と波長安定化とに用いられる。参照用フォトダイオード１６は、参照セル１５を透過したレーザ光を受光し、当該レーザ光に基づく電気信号を測定ユニット４０に送る。

受光センサ２０は、光源装置１０から照射される拡散レーザ光Ｌ２０の照射領域内に有する障害物３０で反射された反射光を受光する。受光センサ２０には、図３に示すように、計測用フォトダイオード２１と、背景光用フォトダイオード２２が設けられている。計測用フォトダイオード２１は、拡散レーザ光Ｌ２０の障害物３０の反射光の光軸上に配置されると共に、計測域に設けられた障害物３０の反射光を受光するようになっている。背景光用フォトダイオード２２は、拡散レーザ光Ｌ２０の反射光の光軸から外れたところに配置されると共に、計測域の背景光（バックグラウンド）を受光するようになっている。これら計測用フォトダイオード２１、背景光用フォトダイオード２２は、受光した反射光、背景光に基づく電気信号を測定ユニット４０に送り、測定ユニット４０を経由してＡＤ変換器５０に受光信号をそれぞれ送るように接続されている。ＡＤ変換器５０は、中央制御装置１０２に接続され、中央制御装置１０２は、ディスプレイを備えた表示部６０に接続されている。

測定ユニット４０は、光源装置１０の参照用フォトダイオード１６と、受光センサ２０の計測用フォトダイオード２１、背景光用フォトダイオード２２からの電気信号を処理して、処理したアナログデータをＡＤ変換器５０に送る。ＡＤ変換器５０は、測定ユニット４０が処理したアナログデータをデジタルデータに変換し、中央制御装置１０２に送る。

中央制御装置１０２は、ＡＤ変換器５０から送られてきたデータを記憶部７０に保存すると共に、これを数値化又はグラフ化したものを表示部６０のディスプレイに表示する。また、中央制御装置１０２は、計測用フォトダイオード２１で受光した光（拡散レーザ光の反射光＋背景光）の強度と背景光用フォトダイオード２２で受光した光（背景光）の強度との差分を演算により求め、当該演算結果に基づいて検査対象領域となる拡散レーザ光の照射領域のガス漏洩の有無を判定する。

本実施形態では、中央制御装置１０２には、少なくとも漏洩判定部１０６と、漏洩領域特定部１０８と、レーザ光切替部１１０と、検知範囲変更部１１２と、拡散角度調整部１１４とを備えることを特徴とする。

漏洩判定部１０６は、拡散レーザ光Ｌ２０を照射後に、受光センサ２０で受光する反射光の吸収波長からガスの漏洩の有無を判定する。具体的には、漏洩判定部１０６は、計測用フォトダイオード２１で受光した光の強度と背景光用フォトダイオード２２で受光した光の強度との差分を演算により求め、当該演算結果に基づいて検査対象領域となる拡散レーザ光Ｌ２０の照射領域のガス漏洩の有無を判定する。また、本実施形態では、拡散レーザ光を照射後に、漏洩判定部１０６によってガス漏洩が有ると判定される場合に、警報を発信する警報装置８０が更に備わる。

漏洩領域特定部１０８は、漏洩判定部１０６でガスの漏洩を検知した後に、少なくとも光源装置１０から照射される拡散レーザ光Ｌ２０、受光センサ２０の検知方向、受光センサ２０の検知範囲の何れかを調整することによって、ガスの漏洩領域を特定する。本実施形態のシステム１００によるガス漏洩領域の特定は、主に、レーザ光切替部１１０、又は拡散角度調整部１１４による光学装置１０からの拡散レーザ光Ｌ２０の調整によるものと、検知範囲変更部１１２による受光センサ２０の検知方向の変更によるものがある。

レーザ光切替部１１０は、光源装置１０の光源１１から発振されるレーザ光Ｌ１０を拡散レーザ光Ｌ２０からコリメート光Ｌ３０への切り替えを行う。本実施形態では、漏洩判定部１０６でガス漏洩があると判定されると、レーザ光切替部１１０は、凸型光学系１４を凹型光学系１３の照射光側に設けて、コリメート光を照射するように制御する。また、レーザ光切替部１１０は、照射光をコリメート光から拡散レーザ光に切り替える場合には、凸型光学系１４を凹型光学系１３の照射光側から退避させる。拡散角度調整部１１４は、光源装置１０の拡散レーザ光Ｌ２０の照射角度を段階的に調整する。検知範囲変更部１２は、受光センサ２０の反射光を検知する範囲を変更する。これらの中央制御装置１０２によるガス漏洩領域の特定動作については、後ほど説明する。

次に、本実施形態に係るガス漏洩検知システムにおけるガス漏洩検知動作について、図面を使用しながら説明する。図４は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムにおけるガス漏洩検知の基本フローを示すフローチャートである。

まず、本実施形態では、ガス漏洩検知をするために、計測光として光源からの照射光を拡散してスポット径を拡げて照射する（工程Ｓ１０）。その後、障害物からの反射光を検知センサで受光してから（工程Ｓ１２）、ガス漏洩の有無を判定する（工程Ｓ１４）。工程Ｓ１４でガス漏洩が有ると判定されたら、次に漏洩領域特定工程に進む。本実施形態では、計測光として拡散レーザ光を照射するので、光源と障害物間の広範囲の照射域内でのガス漏洩の有無を短時間で行える。

次に、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作について、図面を使用しながら説明する。図５は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程のフローチャートであり、図６は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図であり、図７は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。

本実施形態では、レーザ光切替部１１０による光源装置１０の制御によりガス漏洩領域の特定を行うことを特徴とする。すなわち、漏洩領域特定部１０８は、拡散レーザ光Ｌ２０を照射して漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に（工程Ｓ１６）、レーザ光切替部１１０が光源装置１０から照射される拡散レーザ光Ｌ２０をコリメート光Ｌ３０に切り替えるよう制御する（工程Ｓ２１）。

このとき、光源装置１０は、計測光の照射点を走査開始点にセットしてから（工程Ｓ２２）、図７に示すように、センサ監視領域内Ａ１０の走査を開始する（工程Ｓ２３）。工程Ｓ２３で走査するときは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れか一方の走査から開始して、漏洩判定部１０６でガス漏洩が有ると検出されたら（工程Ｓ２４）、警報装置８０から警報を発信する（工程Ｓ２５）。

一方、工程Ｓ２４で漏洩判定部１０６がガス漏洩を検出しない場合は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れか一方の走査を終了し（工程Ｓ２６）、センサ監視域Ａ１０の走査が完了したか否かを確認し（工程Ｓ２７）、走査が完了したら、漏洩領域特定工程に進む（工程Ｓ２８）。一方、センサ監視域Ａ１０の走査が完了していない場合には、走査点をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れか他方の走査を開始して、工程Ｓ２３に戻ってセンサ監視領域内の操作を行う。

このようにして、本実施形態では、照射光を拡散レーザ光Ｌ２０からコリメート光Ｌ３０に切り替えることによって、ガスの漏洩個所を絞り込んで、ガスの漏洩領域Ｐ１０を特定する。このように、漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に、光源装置１０から照射される拡散レーザ光Ｌ２０をコリメート光Ｌ３０に切り替えるので、ガス漏洩領域Ｐ１０を走査する際の絞込みが容易に行えるようになる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作について、図面を使用しながら説明する。図８は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程のフローチャートであり、図９は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図であり、図１０は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。

本実施形態では、検知範囲変更部１１２による受光センサ２０の制御によりガス漏洩領域の特定を行うことを特徴とする。すなわち、漏洩領域特定部１０８は、拡散レーザ光Ｌ２０を照射して漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に（工程Ｓ１６）、図９に示すように、検知範囲変更部１１２が受光センサ２０の監視域Ｒ２０を点状に絞り込むよう制御する（工程Ｓ３１）。

このとき、受光センサ２０は、センサの監視点を走査開始点にセットしてから（工程Ｓ３２）、図１０に示すように、計測光照射領域Ｂ１０内の走査を開始する（工程Ｓ３３）。工程Ｓ３３で走査するときは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れか一方の走査から開始して、漏洩判定部１０６でガス漏洩が有ると検出されたら（工程Ｓ３４）、警報装置８０から警報を発信する（工程Ｓ３５）。

一方、工程Ｓ３４で漏洩判定部１０６がガス漏洩を検出しない場合は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れか一方の走査を終了し（工程Ｓ３６）、計測光照射領域Ｂ１０の走査が完了したか否かを確認し（工程Ｓ３７）、走査が完了したら、漏洩領域特定工程に進む（工程Ｓ３８）。一方、計測光照射領域Ｂ１０の走査が完了していない場合には、走査点をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れか他方の走査を開始して、工程Ｓ３３に戻って計測光照射領域内の操作を行う。

このようにして、本実施形態では、受光センサ２０の検知範囲を例えば、面領域から点領域に関し領域を縮小するように変更することによって、ガスの漏洩個所を絞り込んで、ガスの漏洩領域Ｐ１０を特定する。このように、漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に、受光センサの検知範囲を面領域から点領域に変更するので、ガス漏洩領域Ｐ１０を検知する際の絞込みが容易に行えるようになる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作について、図面を使用しながら説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。

本実施形態では、図１１に示すように、光源装置１０の位置側に受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃが複数設けられ、障害物３０からの反射光の強度低下を受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃで計測することにより、ガス漏洩の有無を検知することを特徴とする。また、レーザ照射域全体を監視できるように各センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの見込み角を調整するので、各受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの検知範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３がそれぞれ異なる。そして、漏洩領域特定部１０８は、漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に、受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの何れかがガス漏洩を検知したかの検査結果に基づいて、ガスの漏洩領域を特定する。

このようにすれば、受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの監視領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に漏洩ガスＰ１０が存在する場合、漏洩ガスＰ１０の光吸収により、反射光の受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃへの入射強度が低下する。この入射強度の低下を受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃで検知することにより、ガス漏洩の有無を判定することができる。また、それぞれの受光センサの検知範囲が別に分けられるので、漏洩判定部がガスの漏洩を検知した後に受光センサの何れかの検知結果に基づいて、ガス漏洩領域の特定が容易に行える。すなわち、各受光センサ２０ａ、２０ｂ、２０ｃの担当監視域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３より、ガス漏洩点Ｐ１０の方位、漏洩規模を短時間で特定することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作について、図面を使用しながら説明する。図１２は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程のフローチャートであり、図１３は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図であり、図１４は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムの光源装置の照射角度を調整する機構部の一例を示す説明図である。

本実施形態では、拡散角度調整部１１４による光源装置１０の制御によりガス漏洩領域の特定を行うことを特徴とする。すなわち、漏洩領域特定部１０８は、拡散レーザ光Ｌ２０を照射して漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に（工程Ｓ１６）、拡散角度調整部１１４がレーザスポット径Ａｉを最大値Ａ０にする（工程Ｓ４１）。その後、拡散角度調整部１１４がレーザスポット径Ａｉを最大値Ａ０から段階的に縮小するように（工程Ｓ４２）、拡散角度調整部１１４が拡散レーザ光の照射角度を段階的に調整する（工程Ｓ４３）。

そして、段階的にレーザスポット径Ａｉを段階的に縮小しながら、漏洩判定部１０６でガス漏洩の有無を判定し、ガス漏洩状態が「有り」から「無し」と検出されたら（工程Ｓ４４）、図１３に示すように、ガス漏洩領域Ｐ１０がレーザスポット径Ａｉ−１とＡｉとの間の領域内にある旨が分かる。一方、工程Ｓ４４で漏洩判定部１０６がガス漏洩を検出しない場合は、工程Ｓ４２ｎｉ戻り、レーザスポット径Ａｉをもう１段階縮小したレーザスポット径Ａｉ＋１に縮小して、同様の動作フローを繰り返す。なお、レーザスポット径の絞込みは、例えば、光学装置１０の凹型光学系１３が図１４に示すような拡散角度が異なる複数の凹型光学系１５−１〜１５−５を同心円状に設けた切替光学系１５を使って、中心軸Ｃ１０を回しながら拡散角度を変更するようにしてもよい。

このようにして、本実施形態では、漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に、光源装置１０から照射される拡散レーザ光の照射角度を段階的に調整するので、拡散レーザ光の照射領域内におけるガス漏洩領域の絞込みが容易に行える。すなわち、拡散レーザ光のスポット径サイズを変化させて、ガス漏洩領域を絞り込むので、短時間で広範囲の計測を行って、漏洩領域を絞り込むことが可能となる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作について、図面を使用しながら説明する。図１５は、本発明の第５の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。

本実施形態では、図１５に示すように、拡散レーザ光Ｌ２０の照射範囲内に有する障害物３０−１、３０−２、３０−３のそれぞれに、拡散レーザ光Ｌ２０を受光する受光センサ２０−１、２０−２、２０−３が設けられていることを特徴とする。受光センサ２０−１、２０−２、２０−３は、光源装置１０との光路の長さが規定値となる位置に設けられている。このようにセンサ２０−１、２０−２、２０−３を設けることによって、光源装置１０からの照射光を拡散して照射し、照射域内に複数設置した検知センサで受光する。そして、光源装置１０と各センサ２０−１、２０−２、２０−３間の光路内での漏洩検知を行う。

このようにして、本実施形態では、拡散レーザ光を各受光センサに向けて同時に発振してから、各受光センサの検知範囲が別に分かれているので、漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に受光センサ２０−１、２０−２、２０−３の何れかの検知結果に基づいて、ガス漏洩領域の特定が容易に行える。すなわち、レーザ照射域にある構造物等の障害物３０−１、３０−２、３０−３にセンサ２０−１、２０−２、２０−３を複数設置することによって、ガス漏洩の有無及び漏洩点の方位を短時間で計測することができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作について、図面を使用しながら説明する。図１６は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程のフローチャートであり、図１７は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。

本実施形態では、図１７に示すように、光源装置１８から照射するレーザ光が拡散レーザ光でなく、コリメート化されたレーザ光であり、その照射方向を検査対象領域内の何れのかの方向になるように調整する照射方向調整部１９が設けられることを特徴とする。すなわち、線状照射による計測光によって、走査が開始される（工程Ｓ５１）。その後、光源装置１８は、照射方向調整部１９によって、走査方向を調整しながら、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れか一方の走査から開始して（工程Ｓ５２）、漏洩判定部１０６でガス漏洩が有ると検出されたら（工程Ｓ５３）、警報装置８０から警報を発信する（工程Ｓ５７）。

一方、工程Ｓ５３で漏洩判定部１０６がガス漏洩を検出しない場合は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れか一方の走査を終了し（工程Ｓ５４）、検知必要域Ｃ１０の走査が完了したか否かを確認し（工程Ｓ５５）、走査が完了したら、漏洩領域特定工程に進む。一方、検知必要域Ｃ１０の走査が完了していない場合には、走査点をＸ軸方向及びＹ軸方向の何れか他方の走査を開始して、工程Ｓ５２に戻って検知必要域Ｃ１０内の走査を行う。

このようにして、本実施形態では、漏洩判定部１０６がガスの漏洩を検知した後に光源装置１８の照射方向を検査対象領域内Ｃ１０の何れのかの方向になるように調整するので、ガス漏洩領域を走査する際の絞込みができる。

（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作について、図面を使用しながら説明する。図１８は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩検知の動作のフローチャートであり、図１９は、本実施形態に係るガス漏洩検知システムによるガス漏洩領域特定工程の動作説明図である。

本実施形態では、図１９に示すように、光源装置１８から照射するレーザ光が拡散レーザ光でなく、コリメート化されたレーザ光であり、かつ光源装置１９から発振されるレーザ光の光路を変更する反射光学系３６が設けられていることを特徴とする。すなわち、本実施形態では、光源装置１８から照射するレーザ光が届かないような、複数の障害物３４、３５との間の部位や後方に発生したガス漏洩を検知可能とするために、レーザ光の光路を変更する反射光学系３６が設けられている。

本実施形態では、線状照射による計測光によって、走査が開始される（工程Ｓ６１）。その後、漏洩判定部１０６でガス漏洩の有無が判定され（工程Ｓ６２）、ガス漏洩が有ると検出されたら、上記各実施形態に示す漏洩領域特定工程に移る。

一方、工程Ｓ６２で漏洩判定部１０６がガス漏洩を検出しない場合は、光源装置１９のレーザ光の光路内にガス漏洩がないと判定され、次に計測光路内に反射光学系３６を挿入する（工程Ｓ６３）。その後、漏洩判定部１０６でガス漏洩の有無が判定される（工程Ｓ６４）。このようにして、本実施形態では、反射光学系３６によって光源装置１９からのレーザ光の光路を変更できるので、障害物３４の後方等の光源装置１９からのレーザ光が直接届かない部位に対しても、レーザ光の走査が可能となる。

なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、上記の各実施形態では、ガス漏洩の検知対象として、可燃性ガスの場合を説明しているが、本発明は、ガスの赤外線吸収を利用した検知方式であり、特定の波長に赤外線吸収スペクトルを有するガスであれば、可燃性ガスでなくても適用可能である。さらに、ガス漏洩検知システムの構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１０光源装置
１１光源
２０受光センサ
３０障害物
４０測定ユニット
５０ＡＤ変換器
６０表示部
７０記憶部
８０警報装置
１００ガス漏洩検知システム
１０２中央制御装置
１０６漏洩判定部
１０８漏洩領域特定部
１１０レーザ光切替部
１１２検知範囲変更部
１１４拡散角度調整部
Ｐ１０、Ｐ３０（ガス）漏洩点

Claims

レーザ光を反射する障害物を有する検査対象領域のガスの漏洩を検知するガス漏洩検知システムであって、
光源から発振される前記ガスに固有な吸収波長のレーザ光を拡散した拡散レーザ光を照射する光源装置と、
前記光源装置との光路の長さが規定値となる位置に設けられ、前記障害物で反射する前記拡散レーザ光の反射光を受光する受光センサと、
前記拡散レーザ光を照射後に、前記受光センサで受光する反射光の吸収波長から前記ガスの漏洩の有無を判定する漏洩判定部と、
前記漏洩判定部で前記ガスの漏洩を検知した後に、少なくとも前記光源装置から照射される前記拡散レーザ光、前記受光センサの検知方向、前記受光センサの検知範囲の何れかを調整することによって、前記ガスの漏洩領域を特定する漏洩領域特定部と、を備え、
前記受光センサの前記反射光を検知する範囲を変更する検知範囲変更部が更に備わり、
前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記検知範囲変更部が前記受光センサの前記検知範囲を変更するよう制御することによって、前記ガスの漏洩領域を特定することを特徴とするガス漏洩検知システム。
前記受光センサが複数並列して設けられ、各受光センサの検知範囲がそれぞれ異なり、
前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記受光センサの何れかがガス漏洩を検知したかの検査結果に基づいて、前記ガスの漏洩領域を特定することを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知システム。
前記光源装置の前記拡散レーザ光の照射角度を段階的に調整する拡散角度調整部が更に備わり、
前記漏洩領域特定部は、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩を検知した後に、前記拡散角度調整部が前記拡散レーザ光の照射角度を段階的に調整するよう制御することによって、前記ガスの漏洩領域を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載のガス漏洩検知システム。
前記拡散レーザ光を照射後に、前記漏洩判定部が前記ガスの漏洩が有ると判定する場合に、警報を発信する警報装置器が更に備わることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のガス漏洩検知システム。